石油烴的微生物降解
正文
石油烴類化合物被微生物氧化成為低分子化合物或完全分解為二氧化碳和水的作用。石油入海後發生一系列物理、化學和生物的變化，其中微生物對石油烴的降解起重要作用。微生物降解烴類是19世紀末發現的。20世紀50年代前，以美國C.E.佐貝爾為代表，對海洋微生物降解石油烴進行了廣泛的研究。50年代初氣相色譜問世，放射性同位素示蹤法的普遍套用，對研究石油烴的微生物降解機制起了積極的作用。60年代以來，由於海上石油污染日趨嚴重，促使不少沿海國家，如美國、加拿大、日本、英國和蘇聯等國，積極開展了有關海洋微生物降解石油烴的研究工作。70年代中期，美國學者還用基因工程的技術培育了“超級微生物”，以期能有效地降解石油烴。
中國自1975年起，先後對青島膠州灣、渤海、廈門港、黃海和東海石油降解微生物的數量、分布、種類組成和影響降解因素等進行了調查研究。
烴類微生物 能夠降解（氧化）石油烴，或以石油烴為其碳源的微生物稱為烴類微生物。截止1983年，已發現有75個屬的微生物能夠直接降解（或輔氧化）一種或多種石油烴，其中細菌39屬、真菌19屬、酵母菌17屬。
烴類微生物廣泛分布於海洋的各個角落，但其種類和數量，則因時間、地點和環境條件的不同有較大的差異。一般來說，細菌的數量大於真菌和酵母，近海烴類微生物的數量高於大洋，表層水膜和海底沉積物的菌量高於水體，油污水域的菌量大於非油污水域。在油污水樣中，每毫升海水的菌量可高達103～106，每毫克沉積物菌量可達106～109。因此，烴類微生物的菌量往往可以反映環境受油污的情況。
降解途徑 石油是多種烴類組成的混合物，包括烷烴、環烷烴和芳烴等。在石油烴類中，以直鏈的烴類最易被氧化，芳烴和環烷烴的氧化較難。微生物對直鏈烴的氧化有多種方式：單末端氧化、雙末端氧化和次末端氧化等。其中單末端氧化是最主要的方式。如微生物對正鏈烷的氧化，首先是在單氧化酶系的酶促下，將氧分子的一個氧原子加入到烴中去，使其形成相應的醇，另一個氧原子與烴類脫下的氫結合形成水。已知在細菌中有兩種類型的氧化酶系，其氧化作用如反應圖式。 正鏈烷被氧化成相應的醇後,在脫氫酶的作用下,接著被氧化成相應的醛和酸。脂肪酸再通過β氧化和三羧酸循環進一步氧化成二氧化碳和水。
苯是芳烴的代表，微生物對苯的氧化，首先是在氧化酶系的作用下，將氧的分子加到苯環上形成鄰苯二酚，然後經一系列酶促反應，相繼生成順-順粘糠酸、β-酮基巳二酸、琥珀酸等。烴類被微生物氧化後，約有20～70％的組分轉化為微生物細胞的組分。
影響降解的因素 微生物對石油烴的降解取決於：①原油的組分、數量、物理特性和油污方式；②微生物的種類、數量及生理特性；③海域的溫度、氧含量、營養鹽、鹽度、海流和pH等。環境因素，既影響微生物的生長和代謝活動，也影響石油入海後的理化特性。
烴類氧化菌分解輕質原油的能力要高於重質原油。而原油的化學成分又能影響細菌的種類組成。曾在 4種不同的原油中接種含有烴類氧化菌的相同水樣，經培育，微生物的種類組成出現了差異。又據試驗，中溫菌對柴油在20°C時的氧化速度比10°C時快3倍，而在5°C時幾乎不發生降解作用。在海水中加入氮和磷，有利於烴類微生物的繁殖，促進對烴類的降解作用。大多數烴類微生物降解石油需要氧，理論上推算，氧化 1升原油大約要消耗3.2×105升海水中的溶解氧。據佐貝爾計算，在適宜條件下，細菌氧化海水中油的速率可達到100～960毫克/（米3·天），入海石油的30％可被微生物降解。
防治試驗 利用烴類微生物消除海上油污染，目前處於試驗階段。
① 用混合培養微生物消除油污。由於石油含有成千上百種烴，一種細菌又只能降解一種或幾種烴，因此要消除海上油污必須添加微生物的混合培養物。據試驗，若在添加烴類微生物混合培養物的同時，又加入含氮和磷的營養劑可在幾天內降解原油中60～80％的烴類。
② 用“超級微生物”消除油污。已知對烴類的降解受菌體質粒的控制。70年代中期，人們採用生物工程培育出了“超級石油菌”。這種細菌能夠降解原油中的大部分烴類，給套用烴類微生物消除海洋油污染帶來了希望。但這種細菌尚不穩定，其質粒易丟失，要在現場中實際套用尚需進行深入研究。
